EA027919B1 - Способ управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный - Google Patents

Способ управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный Download PDF

Info

Publication number
EA027919B1
EA027919B1 EA201390591A EA201390591A EA027919B1 EA 027919 B1 EA027919 B1 EA 027919B1 EA 201390591 A EA201390591 A EA 201390591A EA 201390591 A EA201390591 A EA 201390591A EA 027919 B1 EA027919 B1 EA 027919B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
keys
time interval
switching
group
switching circuit
Prior art date
Application number
EA201390591A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201390591A1 (ru
Inventor
Роберто Рохас
Нильс Бекман
Original Assignee
Элтек Валере Ас
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Элтек Валере Ас filed Critical Элтек Валере Ас
Publication of EA201390591A1 publication Critical patent/EA201390591A1/ru
Publication of EA027919B1 publication Critical patent/EA027919B1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H02M3/33584—Bidirectional converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

Способ управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный и последовательный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный, содержащий первые выводы (Т1Р, T1N) постоянного тока; вторые выводы (Т2Р, T2N) постоянного тока; устройство (ID, TD) индуктивности; первую переключающую цепь (SC1), подсоединенную между первыми выводами (Т1Р, T1N) постоянного тока и устройством (ID, TD) индуктивности, причем первая переключающая цепь (SC1) содержит первую группу ключей (S1sc1; S1sc1, S4sc1) и вторую группу ключей (S2sc1; S2sc1, S3sc1); вторую переключающую цепь (SC2) и резонансный контур (RC), подсоединенные между вторыми выводами (Т2Р, T2N) постоянного тока и устройством (ID, TD) индуктивности, причем вторая переключающая цепь (SC2) содержит первую группу ключей (S1sc2; S1sc2, S4sc2) и вторую группу ключей (S2sc2; S2sc2, S3sc2); управляющую цепь для управления группой ключей первой и второй переключающих цепей (SC1, SC2).

Description

Настоящее изобретение относится к способу управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный и к последовательному резонансному преобразователю постоянного тока в постоянный, управляемому на основе предложенного способа.
Предшествующий уровень техники
На фиг. 1 показана типовая система бесперебойного питания (СБП). СБП содержит входной преобразователь, предназначенный для преобразования электрической энергии, поступающей от источника напряжения переменного тока или постоянного тока. Типовая СБП имеет входной силовой каскад, осуществляющий преобразование напряжения промышленной сети переменного тока или напряжения возобновляемого источника электроэнергии переменного тока или постоянного тока в напряжение постоянного тока. Напряжение постоянного тока далее преобразовывается посредством преобразователя в регулируемое напряжение переменного тока или постоянного тока, в результате чего обеспечивается питание электроприемников, например компьютеров, холодильных установок и т.д., для работы которых требуется бесперебойное электроснабжение. Обычно между входным преобразователем и выходным преобразователем имеется шина постоянного тока с регулируемым напряжением. Шина постоянного тока оптимально подходит для соединения с аккумуляторной батареей постоянного тока. Если напряжение аккумуляторной батареи отличается от напряжения постоянного тока на шине постоянного тока, применяется двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный.
Типовая СБП переменного тока может обеспечить электропитание в условиях нарушения электроснабжения в сети переменного тока путем использования аккумуляторной батареи для подачи электропитания постоянного тока на шину постоянного тока через преобразователь постоянного тока в постоянный с целью предотвращения нарушения питания электроприемника переменного тока. После восстановления нормальной работы сети переменного тока электроэнергия от нее может использоваться для заряда аккумуляторной батареи и питания электроприемника.
Во многих СБП для питания аккумуляторной батареи от шины постоянного тока используется один преобразователь постоянного тока в постоянный, а для заряда аккумуляторной батареи - другой преобразователь. Преобразователь, предназначенный для заряда аккумуляторной батареи, может представлять собой преобразователь переменного тока в постоянный, питаемый от сети переменного тока, или отдельный преобразователь постоянного тока в постоянный, питаемый от шины постоянного тока.
В некоторых вариантах применения на входе может применяться источник постоянного тока, например возобновляемый источник электрической энергии, такой как солнечная батарея.
Существует множество известных электрических цепей однонаправленных и двунаправленных преобразователей постоянного тока в постоянный, предназначенных для улучшения производительности. Некоторые из них описаны в следующих работах:
Крисмер Ф., Раунд С., Колар Дж. Улучшение производительности сильноточного двойного активного моста с большим диапазоном напряжений [Кп8тег Р., Коипб 8., Ко1аг 1.4. РегГогтапсе ΘρΙίιηίζαΙίοη оГ а Ηί§1ι Сиггеп! Эиа1 АсОуе ВгШде \νίΐ1ι 41бе ОрегаНид Уо11аде Каиде], опубликована в материалах к конференции специалистов по силовой электронике (Ро\\ег Е1ес1гошс8 8рес1аП818 СопГегепсе) за 2006 г.;
Ким Ч.-Е. и др. Новый переключаемый при нулевом напряжении и нулевом токе двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный с высоким КПД для систем питания гибридных электромобилей напряжением 42 В [К1т С.-Е. е! а1., А Ыете НЕ ΖνΖί'.’8 В1Фгес1юпа1 ЭС/ЭС соиуейег Гог НЕУ 42У Ро\\ег 8у81ет8], опубликована в журнале о силовой электронике (1оита1 оГ Ро\\ег Е1ес1гошс8), том 6, № 3 за июль 2006 г.;
Рей Б. Двунаправленное преобразование постоянного тока в постоянный с применением квазирезонансной топологии [Кау В. В1Фгес1юиа1 ЭС/ЭС Ро\\ег СопуеШоп и8шд ОшШ-Ке8опап1 Торо1оду], опубликована в материалах к конференции специалистов по силовой электронике (Ро^ег Е1ес1гошс8 8рес1а11818 СопГегепсе) за 1992 г.;
Ялбрзыковский С., Цитко Т. Двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный для систем возобновляемой энергетики |1а1Ьщуко\У81о 8., Сйко Т. А ВШиесОошй СопуеПег Гог Кепе\уаЫе Епегду 8у81ет8], опубликована в бюллетене Польской академии технических наук (РоЙ8Ь Асабету оГ ТесЬшса1 8с^еисе8), том 54, № 4 за 2009 г.
Все эти предложенные устройства предполагают работу с постоянной частотой и управление фазосдвигающими стробирующими импульсами или путем широтно-импульсной модуляции. К недостаткам электрических цепей всех этих предложенных устройств относятся ограниченные диапазоны работы с высоким КПД, например переключение при нулевом напряжении главных ключей рассчитано только для ограниченного диапазона нагрузки и т.п.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является создание высокоэффективного способа управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный. Целью также является создание способа управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный, при котором преобразователь постоянного тока в постоянный является двунаправленным. Таким образом, последовательный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный может
- 1 027919 использоваться как для подачи электроэнергии от аккумуляторной батареи к шине постоянного тока после нарушения электроснабжения, так и для подачи электроэнергии от шины постоянного тока для заряда аккумуляторной батареи после восстановления электроснабжения, что позволяет сократить количество применяемых компонентов и, следовательно, снизить себестоимость и уменьшить размеры устройства.
Настоящее изобретение относится к способу управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный, содержащему следующие этапы:
задание временного периода ТР переключения от момента Тз1аг1 (начальный момент времени) до момента Тспб (конечный момент времени) для работы последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный, причем первый полупериод ТА периода ТР переключения охватывает отрезок времени от момента ТЧаП до момента ТсеШег (средний момент времени), а второй полупериод ТВ периода ТР переключения охватывает отрезок времени от момента ТссШсг до момента Тспб. и задание следующего периода ТР+1 переключения, идущего после периода ТР переключения;
обеспечение нахождения первой группы ключей первой переключающей цепи в состоянии ΟΝ (ЗАМКНУТ) на временном отрезке от момента ТЧаП начала первого полупериода ТА до момента окончания первого полупериода ТА за вычетом модуля временного интервала ДТАЕ1, причем временной интервал ДТАЕ1 лежит в конце первого полупериода ТА;
обеспечение нахождения второй группы ключей первой переключающей цепи в состоянии ΟΝ на временном отрезке от момента ТсеШег начала второго полупериода ТВ до момента окончания второго полупериода ТВ за вычетом модуля временного интервала ДТВЕ1, причем временной интервал ДТВЕ1 лежит в конце второго полупериода ТВ;
обеспечение нахождения первой группы и второй группы ключей первой переключающей цепи в состоянии ОРТ (РАЗОМКНУТ) на временных интервалах ДТАЕ1 и ДТВЕ1;
обеспечение нахождения первой группы ключей второй переключающей цепи в состоянии ΟΝ на временном отрезке от момента начала первого полупериода ТА за вычетом модуля временного интервала ДТА81 до момента окончания первого полупериода ТА за вычетом модуля временного интервала ДТАЕ2, причем временной интервал ДТА81 лежит в начале первого полупериода ТА, а временной интервал ДТАЕ2 лежит в конце первого полупериода ТА;
обеспечение нахождения второй группы ключей второй переключающей цепи в состоянии ΟΝ на временном отрезке от момента начала второго полупериода ТВ за вычетом модуля временного интервала ДТВ81 до момента окончания второго полупериода ТВ за вычетом модуля временного интервала ДТВЕ2, причем временной интервал ДТВ81 лежит в начале второго полупериода ТВ, а временной интервал ДТВЕ2 лежит в конце второго полупериода ТВ;
обеспечение нахождения первой группы и второй группы ключей второй переключающей цепи в состоянии ОРР на временных интервалах ДТА81, ДТАЕ2, ДТВ81, ДТВЕ2;
причем временной интервал ДТАЕ1 является первым временным интервалом Т5с1оГГ1, на котором первая и вторая группы ключей первой переключающей цепи находятся в состоянии ОРР, а временной интервал ДТВЕ1 является вторым временным интервалом Тхс1оГГ2, на котором первая и вторая группы ключей первой переключающей цепи находятся в состоянии ОРР;
причем временные интервалы ДТАЕ2 и ДТВ81 образуют непрерывный временной интервал Т8с2ойТ, на котором первая и вторая группы ключей второй переключающей цепи находятся в состоянии ОРР, а временные интервалы ДТВЕ2 и ДТА§1(ТР+1) следующего периода ТР+1 переключения образуют непрерывный временной интервал Т5с2оГГ2, на котором первая и вторая группы ключей второй переключающей цепи находятся в состоянии ОРР;
причем временные интервалы Тзс1оГГ1 и Т5с2оГГ1 накладываются друг на друга, а также друг на друга накладываются временные интервалы Т8с1ой2 и Т^с2оГГ2.
Один аспект настоящего изобретения состоит в том, что на определенном этапе данного способа осуществляется управление средним моментом времени интервала Т8с1о£Г1, в результате которого этот момент приближается к среднему моменту времени интервала Тхс2оГГ1 или совпадает с ним, а средний момент времени интервала Т5с1оГГ2 приближается к среднему моменту времени интервала Т8с2ой2 или совпадает с ним.
Другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что на определенном этапе данного способа осуществляется управление соотношением между напряжением на первых выводах постоянного тока последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный и напряжением на вторых выводах постоянного тока последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный путем изменения длительности периода ТР переключения.
Другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что на определенном этапе данного способа осуществляется управление направлением передачи мощности через последовательный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный путем изменения периода ТР переключения.
Другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что на определенном этапе данного способа осуществляется управление ключами первой и второй переключающих цепей для обеспечения замыка- 2 027919 ния ключа при нулевом напряжении и для обеспечения размыкания ключа при нулевом токе путем поддержания значения фиксированной частоты переключения, близкой к значению частоты последовательного резонансного контура.
Другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что осуществляется управление ключами первой и второй переключающих цепей путем переключения в рабочей точке при частоте, равной или близкой к частоте последовательного резонансного контура для всех значений напряжения на первых выводах постоянного тока, лежащих в заданном рабочем диапазоне.
Другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что осуществляется управление ключами первой и второй переключающих цепей путем переключения в рабочей точке при частоте, близкой или равной частоте последовательного резонансного контура для всех режимов нагрузки на вторых выводах постоянного тока.
Настоящее изобретение также относится к последовательному резонансному преобразователю постоянного тока в постоянный, который содержит следующие компоненты:
первые выводы постоянного тока; вторые выводы постоянного тока; устройство индуктивности;
первая переключающая цепь, подсоединенная между первыми выводами постоянного тока и устройством индуктивности, причем первая переключающая цепь содержит первую группу ключей и вторую группу ключей;
вторая переключающая цепь и резонансный контур, подсоединенные между вторыми выводами постоянного тока и устройством индуктивности, причем вторая переключающая цепь содержит первую группу ключей и вторую группу ключей;
управляющая цепь, предназначенная для управления группой ключей первой и второй переключающих цепей, согласно одному из вариантов осуществления вышеуказанного способа.
Перечень фигур, чертежей
Ниже приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 показывает структурную схему типового двунаправленного преобразователя постоянного тока в постоянный.
Фиг. 2 показывает первый вариант осуществления преобразователя постоянного тока в постоянный.
Фиг. 3 показывает второй вариант осуществления преобразователя постоянного тока в постоянный.
Фиг. 4 показывает третий вариант осуществления преобразователя постоянного тока в постоянный.
Фиг. 5 показывает четвертый вариант осуществления преобразователя постоянного тока в постоянный.
Фиг. 6 показывает пятый вариант осуществления преобразователя постоянного тока в постоянный.
Фиг. 7 показывает пятый вариант осуществления преобразователя постоянного тока в постоянный без применения трансформатора.
Фиг. 8 показывает форму сигналов напряжения и тока для второго варианта осуществления изобретения при работе с полной нагрузкой.
Фиг. 9 показывает увеличенное изображение фрагментов фиг. 8.
Фиг. 10 показывает форму сигналов напряжения и тока для второго варианта осуществления изобретения при работе без нагрузки.
Фиг. 11 показывает увеличенное изображение фрагментов фиг. 10.
Фиг. 12 показывает изменение выходного напряжения Уои! для различных значений частоты переключения и различных нагрузок.
Фиг. 13 показывает кривую изменения КПД в зависимости от выходной мощности для варианта осуществления изобретения, приведенного на фиг. 3.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Ниже приведена информация относительно вариантов осуществления последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный со ссылками на фиг. 2-7. Следует отметить, что словосочетание последовательный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный (с учетом парадигм слов) обозначает различные типы последовательных резонансных ЬС-преобразователей постоянного тока в постоянный и различные типы последовательных резонансных ЬЬСпреобразователей постоянного тока в постоянный. Последовательный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный также может представлять собой двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный.
Преобразователь постоянного тока в постоянный содержит первые выводы Т1Р, Τ1Ν постоянного тока и вторые выводы Т2Р, Τ2Ν постоянного тока. Первые выводы постоянного тока представляют собой первый положительный вывод Т1Р и первый отрицательный вывод Τ1Ν постоянного тока. Вторые выводы постоянного тока представляют собой второй положительный вывод Т2Р и второй отрицательный вывод Τ2Ν постоянного тока.
Преобразователь постоянного тока в постоянный далее содержит устройство индуктивности, кото- 3 027919 рое может представлять собой катушку ГО индуктивности (см. вариант осуществления изобретения на фиг. 7) или трансформатор ΤΌ (см. варианты осуществления изобретения на фиг. 2-6).
Катушка ГО индуктивности может представлять собой одно устройство с индуктивностью Ьт или может состоять из нескольких устройств. Катушка ГО индуктивности не обеспечивает гальваническую развязку.
Трансформатор ΤΌ может иметь первичную обмотку и вторичную обмотку. Трансформатор ΤΌ обеспечивает гальваническую развязку первых выводов постоянного тока и вторых выводов постоянного тока. Трансформатор также имеет индуктивность намагничивания, благодаря которой формируется параллельный резонансный контур с резонансным(и) конденсатором(ами).
Коэффициент трансформации трансформатора в настоящих вариантах осуществления изобретения равен 1:1; однако для согласования соотношений выходного и входного напряжений и токов также могут применяться трансформаторы с другими коэффициентами трансформации.
Первая переключающая цепь §С1 (выделенная пунктирной линией) подсоединена между первыми выводами Т1Р, Τ1Ν постоянного тока и устройством индуктивности (катушкой ГО индуктивности или трансформатором ΤΌ). Первая переключающая цепь §С1 содержит первую группу ключей и вторую группу ключей. Первая группа ключей может представлять собой один или несколько ключей, вторая группа ключей может представлять собой один или несколько ключей.
Первая переключающая цепь §С1 может быть переведена в одно из трех различных состояний переключения. В первом состоянии первая группа ключей переведена в состояние ΟΝ, при этом ток может протекать через устройство индуктивности от первого положительного вывода Т1Р постоянного тока к первому отрицательному выводу ΠΝ постоянного тока. Во втором состоянии вторая группа ключей переведена в состояние ΟΝ, при этом ток может протекать через устройство индуктивности от первого отрицательного вывода Τ1Ν постоянного тока к первому положительному выводу Т1Р постоянного тока. В третьем состоянии переключения обе группы ключей переведены в состояние ΟΡΡ.
Вторая переключающая цепь §С2 (выделенная пунктирной линией) и резонансный контур КС (выделенный пунктирной линией) подсоединены между вторыми выводами Т2Р, Τ2Ν постоянного тока и устройством индуктивности (катушкой ГО индуктивности или трансформатором ΤΌ). Вторая переключающая цепь §С2 содержит первую группу ключей и вторую группу ключей. Первая или вторая группа ключей может представлять собой один или несколько ключей. Показано, что вторая переключающая цепь §С2 и резонансный контур КС соединены последовательно с устройством индуктивности (катушкой ГО индуктивности или трансформатором ΤΌ) и соединены со вторыми выводами Т2Р и Τ2Ν постоянного тока. Последовательно соединенные резонансный контур КС и устройство индуктивности соединены со второй переключающей цепью §С2.
Вторая переключающая цепь §С2 может быть переведена в одно из трех различных состояний переключения. В первом состоянии первая группа ключей переведена в состояние ΟΝ, при этом резонансный ток может протекать через последовательно соединенные резонансный контур КС и устройство индуктивности от второго положительного вывода Т2Р постоянного тока к второму отрицательному выводу Τ2Ν постоянного тока. Во втором состоянии вторая группа ключей переведена в состояние ΟΝ, при этом резонансный ток может протекать через последовательно соединенные резонансный контур КС и устройство индуктивности от второго отрицательного вывода Τ2Ν постоянного тока к второму положительному выводу Т2Р постоянного тока. В третьем состоянии переключения обе группы ключей переведены в состояние ΟΡΡ.
Первая переключающая цепь §С1 может быть выполнена по двухтактной или мостовой схеме, например по полумостовой схеме или схеме с полным мостом.
Вторая переключающая цепь §С2 также может быть выполнена по мостовой схеме, например по полумостовой схеме или схеме с полным мостом.
Резонансный контур КС часто называют колебательным контуром. Он может содержать один конденсатор или по меньшей мере один индуктивный элемент в соответствующей взаимосвязи с устройством индуктивности, или с катушкой ГО индуктивности, или со вторичной обмоткой трансформатора ΤΌ, причем индуктивность по меньшей мере одного конденсатора и/или по меньшей мере одного индуктивного элемента вместе с индуктивностью катушки ГО индуктивности или вторичной обмотки трансформатора ΤΌ задают резонансную частоту, при которой в преобразователе постоянного тока в постоянный все активные ключи §С1 и §С2 замыкаются при нулевом напряжении.
Резонансный контур КС также может содержать несколько емкостных и индуктивных элементов, образующих ЬС-цепь. Таким образом, настоящий преобразователь может рассматриваться как последовательный резонансный ЬЬС-преобразователь постоянного тока в постоянный.
Кроме того, преобразователь постоянного тока в постоянный содержит управляющую цепь, при помощи которой могут быть заданы требуемое направление передачи мощности и направление тока, протекающего через первые и вторые выводы постоянного тока, в результате чего преобразователь может подавать электроэнергию на электроприемник, соединенный с первыми выводами постоянного тока, или на электроприемник, соединенный со вторыми выводами постоянного тока.
Ниже приводится описание нескольких вариантов осуществления изобретения. Во всех этих вари- 4 027919 антах осуществления изобретения ключи представляют собой МОП-транзисторы. В ином случае ключи могут являться коммутирующими элементами со встроенными диодами или коммутирующими элементами с параллельными обратными диодами, например биполярными транзисторами с изолированным затвором и параллельными обратными диодами.
Первый вариант осуществления изобретения.
На фиг. 2 показана первая переключающая цепь 8С1, выполненная по полумостовой схеме и содержащая первый ключ 81зс1 и второй ключ 82§с1. Первая группа ключей первой переключающей цепи 8С1 представлена первым ключом 81§с1, вторая группа ключей первой переключающей цепи 8С1 представлена вторым ключом 82§с1.
Первый ключ 81§с1 соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока и с первым выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ. Исток этого ключа соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Второй ключ 82§с1 соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока и со вторым выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ. Исток этого ключа соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Первичная обмотка трансформатора ΤΌ содержит третий вывод, соединенный с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока. Третий вывод первичной обмотки трансформатора находится между первым выводом и вторым выводом первичной обмотки. Таким образом, количество витков между первым и третьим выводами в сумме с количеством витков между вторым и третьим выводами равно общему количеству витков первичной обмотки. В настоящем варианте осуществления изобретения количество витков между первым и третьим выводами равно количеству витков между вторым и третьим выводами.
Первый конденсатор С1 соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Вторая переключающая цепь 8С2 выполнена по полумостовой схеме и содержит первый ключ 81§с2 и второй ключ 82§с2. В данном случае первая группа ключей второй переключающей цепи 8С2 представлена первым ключом 81§с2, а вторая группа ключей второй переключающей цепи 8С2 представлена вторым ключом 82§с2.
Первый ключ 81§с2 соединен с первым узлом 10 и со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока. Второй ключ 82§с2 соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока и с первым узлом 10. Исток первого ключа 81§с2 соединен с первым узлом 10, а исток второго ключа 82§с2 соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока. Первый узел 10 также соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора ТО.
Резонансный контур КС содержит резонансную катушку Ьгс индуктивности, первый резонансный конденсатор С1гс и второй резонансный конденсатор С2гс. Резонансная катушка Ьгс индуктивности соединена со вторым выводом вторичной обмотки трансформатора ΤΌ и со вторым узлом 12. Первый резонансный конденсатор С1гс соединен со вторым узлом 12 и со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока. Второй резонансный конденсатор С2гс соединен со вторым узлом 12 и со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока.
Второй вариант осуществления изобретения.
На фиг. 3 показана первая переключающая цепь 8С1, выполненная по мостовой схеме и содержащая первый ключ 81§с1, второй ключ 82§с1, третий ключ 83§с1 и четвертый ключ 84§с1.
Первая группа ключей первой переключающей цепи 8С1 содержит первый ключ 81§с1 и четвертый ключ 84§с1. Вторая группа ключей первой переключающей цепи 8С1 содержит второй ключ 82§с1 и третий ключ 83§с1.
Первый ключ 81§с1 соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и с первым узлом 20. Исток этого ключа соединен с первым узлом 20.
Второй ключ 82§с1 соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока и с первым узлом 20. Исток этого ключа соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Третий ключ 83§с1 соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и со вторым узлом 22. Исток этого ключа соединен со вторым узлом 22.
Четвертый ключ 84§с1 соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока и со вторым узлом 22. Исток этого ключа соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Первый узел 20 соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ. Второй узел 22 соединен со вторым выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ.
Первый конденсатор С1 соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Вторая переключающая цепь 8С2 выполнена по полумостовой схеме и содержит первый ключ 81§с2 и второй ключ 82§с2.
В данном случае первая группа ключей второй переключающей цепи 8С2 представлена первым ключом 81§с2, а вторая группа ключей второй переключающей цепи 8С2 представлена вторым ключом 82§с2. Первый ключ 81§с2 соединен с первым узлом 10 и со вторым положительным выводом Т2Р по- 5 027919 стоянного тока. Второй ключ §28с2 соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока и с первым узлом 10. Исток первого ключа 81§с2 соединен с первым узлом 10, а исток второго ключа 82§с2 соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока. Первый узел 10 также соединен со вторым выводом вторичной обмотки трансформатора ΤΌ.
Резонансный контур КС содержит резонансную катушку Ьтс индуктивности, первый резонансный конденсатор С1гс и второй резонансный конденсатор С2гс. Резонансная катушка Ьтс индуктивности соединена со вторым выводом вторичной обмотки трансформатора ΤΌ и со вторым узлом 12. Первый резонансный конденсатор С1гс соединен со вторым узлом 12 и со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока. Второй резонансный конденсатор С2гс соединен со вторым узлом 12 и со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока.
Второй конденсатор С2 соединен со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока и со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока.
На фиг. 3 показано, что первичная обмотка трансформатора ΤΌ обозначена как Τρ, а вторичная обмотка трансформатора ΤΌ обозначена как Τδ. Ток, протекающий через первичную обмотку трансформатора ΤΌ, обозначен как Ιρ, а ток, протекающий через вторичную обмотку трансформатора ΤΌ, обозначен как Ιδ.
Как показано на фиг. 3, источник напряжения, от которого подается входное напряжение νίη, соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока и с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока. Электроприемник К1оай соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока и со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока.
Третий вариант осуществления изобретения.
На фиг. 4 показана первая переключающая цепь 8С1, выполненная по мостовой схеме и содержащая первый ключ 81δθ1, второй ключ 82δ4. третий ключ 83δΗ и четвертый ключ 84δΗ.
Первая группа ключей первой переключающей цепи 8С1 содержит первый ключ 8Ис1 и четвертый ключ 84δΗ. Вторая группа ключей первой переключающей цепи 8С1 содержит второй ключ 82δ4 и третий ключ 83δΗ. Первый ключ 8Ис1 соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и с первым узлом 20. Исток этого ключа соединен с первым узлом 20.
Второй ключ 82δΗ соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока и с первым узлом 20. Исток этого ключа соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Третий ключ 83δΗ соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и со вторым узлом 22. Исток этого ключа соединен со вторым узлом 22.
Четвертый ключ 84δ4 соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока и со вторым узлом 22. Исток этого ключа соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Первый узел 20 соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ. Второй узел 22 соединен со вторым выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ.
Первый конденсатор С1 соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Вторая переключающая цепь 8С2 выполнена по мостовой схеме и содержит первый ключ 8Ис2, второй ключ 32δс2, третий ключ δ3δс2 и четвертый ключ 34δс2.
Первая группа ключей второй переключающей цепи 8С2 содержит первый ключ 8Ис2 и четвертый ключ 34δс2. Вторая группа ключей второй переключающей цепи 8С2 содержит второй ключ 32δс2 и третий ключ δ3δс2.
Первый ключ 8Ис2 соединен со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока и с первым узлом 10. Исток этого ключа соединен с первым узлом 10.
Второй ключ 32δс2 соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока и с первым узлом 10. Исток этого ключа соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока.
Третий ключ δ3δс2 соединен со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока и со вторым узлом 12. Исток этого ключа соединен со вторым узлом 12.
Четвертый ключ 34δс2 соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока и со вторым узлом 12. Исток этого ключа соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока.
Второй узел 12 второй переключающей цепи 8С2 также соединен со вторым выводом вторичной обмотки трансформатора ΤΌ.
Резонансный контур КС содержит резонансную катушку Ьтс индуктивности и резонансный конденсатор Сгс, последовательно соединенные между собой и соединенные с первым выводом вторичной обмотки трансформатора ΤΌ и первым узлом 10.
Второй конденсатор С2 соединен со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока и со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока.
Четвертый вариант осуществления изобретения.
На фиг. 5 показана первая переключающая цепь 8С1, выполненная по полумостовой схеме и содержащая первый ключ 8Ис1 и второй ключ 82δΗ. В данном случае первая группа ключей первой переключающей цепи 8С1 представлена первым ключом 81δθ1, а вторая группа ключей первой переклю- 6 027919 чающей цепи 8С1 представлена вторым ключом 828с1. Первый ключ 818с1 соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока и с первым выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ. Исток этого ключа соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Второй ключ 828с1 соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока и со вторым выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ. Исток этого ключа соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Первичная обмотка трансформатора ΤΌ содержит третий вывод, соединенный с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока. Третий вывод первичной обмотки трансформатора находится между первым выводом и вторым выводом первичной обмотки. Таким образом, количество витков между первым и третьим выводами в сумме с количеством витков между вторым и третьим выводами равно общему количеству витков первичной обмотки. В настоящем варианте осуществления изобретения количество витков между первым и третьим выводами равно количеству витков между вторым и третьим выводами.
Первый конденсатор С1 соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Вторая переключающая цепь 8С2 выполнена по мостовой схеме и содержит первый ключ 818с2, второй ключ 828с2, третий ключ 838с2 и четвертый ключ 848с2.
Первая группа ключей второй переключающей цепи 8С2 содержит первый ключ 818с2 и четвертый ключ 848с2. Вторая группа ключей второй переключающей цепи 8С2 содержит второй ключ 828с2 и третий ключ 838с2.
Первый ключ 818с2 соединен со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока и с первым узлом 10. Исток этого ключа соединен с первым узлом 10.
Второй ключ 828с2 соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока и с первым узлом 10. Исток этого ключа соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока.
Третий ключ 838с2 соединен со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока и со вторым узлом 12. Исток этого ключа соединен со вторым узлом 12.
Четвертый ключ 848с2 соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока и со вторым узлом 12. Исток этого ключа соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока.
Второй узел 12 второй переключающей цепи 8С2 также соединен со вторым выводом вторичной обмотки трансформатора ΤΌ.
Резонансный контур КС содержит резонансную катушку Ьгс индуктивности и резонансный конденсатор Сгс, последовательно соединенные между собой и соединенные с первым выводом вторичной обмотки трансформатора ΤΌ и первым узлом 10.
Второй конденсатор С2 соединен со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока и со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока.
Пятый вариант осуществления изобретения.
На фиг. 6 показана первая переключающая цепь 8С1, выполненная по схеме удвоителя напряжения и содержащая первый ключ 818с1 и второй ключ 828с1. Первая группа ключей первой переключающей цепи 8С1 представлена первым ключом 818с1, вторая группа ключей первой переключающей цепи 8С1 представлена вторым ключом 828с 1.
Первый ключ 818с1 соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и с первым выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ. Исток этого ключа соединен с первым выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ.
Второй ключ 828с1 соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока и со вторым выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ. Исток этого ключа соединен со вторым выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ.
Первый конденсатор С1 соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и с узлом 20. Второй конденсатор С1 соединен с узлом 20 и с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока. Узел 20 соединен с третьим выводом первичной обмотки трансформатора ΤΌ.
Третий вывод первичной обмотки трансформатора находится между первым выводом и вторым выводом первичной обмотки. Таким образом, количество витков между первым и третьим выводами в сумме с количеством витков между вторым и третьим выводами равно общему количеству витков первичной обмотки. В настоящем варианте осуществления изобретения количество витков между первым и третьим выводами равно количеству витков между вторым и третьим выводами.
Вторая переключающая цепь 8С2 выполнена по полумостовой схеме и содержит первый ключ 818с2 и второй ключ 828с2.
В данном случае первая группа ключей второй переключающей цепи 8С2 представлена первым ключом 818с2, а вторая группа ключей второй переключающей цепи 8С2 представлена вторым ключом 828с2.
Первый ключ 818с2 соединен с первым узлом 10 и со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока. Второй ключ 828с2 соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока и с
- 7 027919 первым узлом 10.
Исток первого ключа 81кс2 соединен с первым узлом 10, а исток второго ключа 82кс2 соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока. Первый узел 10 также соединен с первым выводом вторичной обмотки трансформатора ΤΌ.
Резонансный контур КС содержит резонансную катушку Ьгс индуктивности, первый резонансный конденсатор С1гс и второй резонансный конденсатор С2гс. Резонансная катушка Ьгс индуктивности соединена со вторым выводом вторичной обмотки трансформатора ΤΌ и со вторым узлом 12. Первый резонансный конденсатор С1гс соединен со вторым узлом 12 и со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока. Второй резонансный конденсатор С2гс соединен со вторым узлом 12 и со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока.
Шестой вариант осуществления изобретения.
На фиг. 7 показана первая переключающая цепь §С1, выполненная по мостовой схеме и содержащая первый ключ §1кс1, второй ключ §2кс1, третий ключ §3кс1 и четвертый ключ §4кс1.
Первая группа ключей первой переключающей цепи §С1 содержит первый ключ §1кс1 и четвертый ключ §4кс1. Вторая группа ключей первой переключающей цепи §С1 содержит второй ключ §2кс1 и третий ключ §3кс1.
Первый ключ §1кс1 соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и с первым узлом 20. Исток этого ключа соединен с первым узлом 20.
Второй ключ §2кс1 соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока и с первым узлом 20. Исток этого ключа соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Третий ключ §3кс1 соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и со вторым узлом 22. Исток этого ключа соединен со вторым узлом 22.
Четвертый ключ §4кс1 соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока и со вторым узлом 22. Исток этого ключа соединен с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Как было упомянуто выше, в данном варианте осуществления изобретения не используется трансформатор ΤΌ. Вместо него применяется катушка ГО индуктивности в виде катушки Ьш намагничивания.
Первый узел 20 соединен с первым выводом катушки Ьш намагничивания. Второй узел 22 соединен со вторым выводом катушки Ьш намагничивания.
Первый конденсатор С1 соединен с первым положительным выводом Т1Р постоянного тока и с первым отрицательным выводом Τ1Ν постоянного тока.
Вторая переключающая цепь §С2 выполнена по полумостовой схеме и содержит первый ключ §1кс2 и второй ключ §2кс2.
В данном случае первая группа ключей второй переключающей цепи §С2 представлена первым ключом §1кс2, а вторая группа ключей второй переключающей цепи §С2 представлена вторым ключом 82кс2.
Первый ключ §1кс2 соединен с первым узлом 10 и со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока. Второй ключ §2кс2 соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока и с первым узлом 10. Исток первого ключа 81кс2 соединен с первым узлом 10, а исток второго ключа 82кс2 соединен со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока. Первый узел 10 также соединен со вторым выводом катушки Ьш намагничивания.
Резонансный контур КС содержит резонансную катушку Ьгс индуктивности, первый резонансный конденсатор С1гс и второй резонансный конденсатор С2гс. Резонансная катушка Ьгс индуктивности соединена с первым выводом катушки Ьш намагничивания и со вторым узлом 12. Первый резонансный конденсатор С1гс соединен со вторым узлом 12 и со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока. Второй резонансный конденсатор С2гс соединен со вторым узлом 12 и со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока.
Второй конденсатор С2 соединен со вторым положительным выводом Т2Р постоянного тока и со вторым отрицательным выводом Τ2Ν постоянного тока.
Управляющая цепь.
Управляющая цепь предназначена для изменения состояния ключей первой и второй переключающих групп §С1 и §С2. Управляющая цепь может быть реализована в виде программы, выполняемой цифровым сигнальным процессором, или в виде аналоговой схемы.
Все ключи являются однонаправленными, т.е. могут прерывать протекание тока только в одном направлении. Примером однонаправленного ключа является коммутирующее устройство на МОПтранзисторах, содержащее параллельно подсоединенный обратный диод. Другим примером такого рода устройств является биполярный транзистор с изолированным затвором с параллельным обратным диодом, соединенным с эмиттером и коллектором.
Ниже описан способ управления, согласно настоящему изобретению, со ссылками на фиг. 8-12, на которых показаны управляющие сигналы и кривые напряжения и/или тока, относящиеся к варианту осуществления изобретения, приведенному на фиг. 3. Заданное значение входного напряжения Уш составляло 50 В постоянного тока, выходное напряжение Уоиб изменялось до значения 350 В постоянного тока. Приблизительное значение частоты переключения составляло 110 кГц.
- 8 027919
Ниже приведено описание данных на фиг. 8.
На первом этапе для последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный задается период ТР переключения с длительностью от момента ТЛаП до момента Тепй. Период ТР переключения состоит из первого полупериода ТА с длительностью от момента Тз1аг1 до момента ТсеШег и второго полупериода ТВ с длительностью от момента ТсеШег до момента Тепй. Период времени, идущий после периода ТР переключения, называется следующим периодом ТР+1 переключения.
Как указано выше, последовательный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный характеризуется резонансной частотой, обусловливаемой параметрами устройства индуктивности (ГО или ТО) и элементов резонансного контура КС (емкостных и индуктивных).
Период ТР переключения и, следовательно, частота переключения могут регулироваться управляющей цепью, в результате чего частота переключения может быть выше или ниже резонансной частоты, а также может совпадать с ней. Таким образом, период ТР переключения не зависит от резонансной частоты.
На фиг. 8 соответствующие моменты времени от ТО (совпадающего с ТШаП) до Т8 (совпадающего с Тепй), относящиеся к первому периоду ТР переключения, обозначены пунктирными линиями, а также заданы несколько временных интервалов, суть которых раскрывается в нижеприведенном описании. Момент Т8 (совпадающий с Тепй) является началом (т. е. момент Т0(ТР+1)) следующего периода ТР+1 переключения. В данном случае момент Т4 совпадает с моментом ТсеШег, но длительности временных интервалов Т0-Т1, Т1-Т2, Т2-Т3, Т3-Т4, Т4-Т5, Т5-Т6, Т6-Т7, Т7-Т8 не равны между собой.
Рабочий цикл всех групп ключей фактически занимает 50% от периода переключения, т.е. на ключи поступает управляющий сигнал, переводящий их в проводящее состояние ΟΝ, в котором они находятся в течение почти половины периода переключения, а также управляющий сигнал, переводящий их в непроводящее состояние ΟΡΡ, в котором они находятся в течение почти половины периода переключения. Для обеспечения требуемых задержек и синхронизации группы ключей управляются независимо.
Первая группа ключей §1§с1; 81§с1, 84§с1 первой переключающей цепи §С1 находится в состоянии ΟΝ от момента ТШаП начала первого полупериода ТА до момента окончания первого полупериода ТА за вычетом модуля временного интервала ДТАЕ1, причем временной интервал ДТАЕ1 лежит в конце первого полупериода ТА. Первая группа ключей §1§с1; 81§с1, 84§с1 первой переключающей цепи §С1 находится в состоянии ΟΡΡ на втором полупериоде ТВ. В настоящем варианте осуществления изобретения временной интервал ДТАЕ1 начинается в момент Т3 и заканчивается в момент Т4.
Вторая группа ключей §2§с1; 82§с1, 83§с1 первой переключающей цепи §С1 находится в состоянии ΟΝ от момента ТсеШег начала второго полупериода ТВ до момента окончания второго полупериода ТВ за вычетом модуля временного интервала ДТВЕ1, причем временной интервал ДТВЕ1 лежит в конце второго полупериода ТВ. Вторая группа ключей §2§с1; 82§с1, 83§с1 первой переключающей цепи §С1 находится в состоянии ΟΡΡ на первом полупериоде ТА. В настоящем варианте осуществления изобретения временной интервал ДТВЕ1 начинается в момент Т7 и заканчивается в момент Т8.
Первая группа ключей §1§с1; 81§с1, 84§с1 и вторая группа ключей §2§с1; 82§с1, 83§с1 первой переключающей цепи §С1 находятся в состоянии ΟΡΡ на временных интервалах ДТАЕ1 и ДТВЕ1.
Временной интервал ДТАЕ1 является первым временным интервалом Т5с1оГГ1. на котором первая и вторая группы ключей первой переключающей цепи §С1 находятся в состоянии ΟΡΡ. Временной интервал ДТВЕ1 является вторым временным интервалом Т8с1оГГ2, на котором первая и вторая группы ключей первой переключающей цепи §С1 находятся в состоянии ΟΡΡ.
Первая группа ключей §1§с2; §18с2, §4§с2 второй переключающей цепи §С2 находится в состоянии ΟΝ на временном отрезке от момента начала первого полупериода ТА за вычетом модуля временного интервала ДТЛ81 до момента окончания первого полупериода ТА за вычетом модуля временного интервала ДТАЕ2, причем временной интервал ДТЛ81 лежит в начале первого полупериода ТА, а временной интервал ДТАЕ2 лежит в конце первого полупериода ТА. Первая группа ключей §1§с2; §18с2, §4§с2 второй переключающей цепи §С2 находится в состоянии ΟΡΡ на втором полупериоде ТВ. В настоящем варианте осуществления изобретения временной интервал ДТЛ81 начинается в момент ТО и заканчивается в момент Т1. В настоящем варианте осуществления изобретения временной интервал ДТАЕ2 начинается в момент Т2 и заканчивается в момент Т4.
Вторая группа ключей §2§с2; §28с2, §3§с2 второй переключающей цепи §С2 находится в состоянии ΟΝ на временном отрезке от момента начала второго полупериода ТВ за вычетом модуля временного интервала ДТВ81 до момента окончания второго полупериода ТВ за вычетом модуля временного интервала ДТВЕ2, причем временной интервал ДТВ81 лежит в начале второго полупериода ТВ, а временной интервал ДТВЕ2 лежит в конце второго полупериода ТВ. Вторая группа ключей §2§с2; §28с2, §3§с2 второй переключающей цепи §С2 находится в состоянии ΟΡΡ на первом полупериоде ТА. В настоящем варианте осуществления изобретения временной интервал ДТВ81 начинается в момент Т4 и заканчивается в момент Т5. В настоящем варианте осуществления изобретения временной интервал ДТВЕ2 начинается в момент Т6 и заканчивается в момент Т8.
Первая группа ключей §1§с2; §1§с2, §4§с2 и вторая группа ключей §2§с2; §2§с2, §3§с2 второй пере- 9 027919 ключающей цепи 8С2 находятся в состоянии ОРР на временных интервалах ΔΤΑ81, ΔΤΑΕ1, АТВ81, ΔΤΒΕ1.
Временные интервалы ΔΤΑΕ2 и АТВ81 образуют длящийся от момента Т2 до момента Т5 непрерывный временной интервал Тзе2ой1, на котором первая и вторая группы ключей второй переключающей цепи 8С2 находятся в состоянии ΘΡΡ. Временные интервалы ΔΤΒΕ2 и ΔΤΑ81(ΤΡ+1) (являющийся временным интервалом ΔΤΑ81 следующего периода (ТР+1) переключения) образуют длящийся от момента Т6 до момента Т1(ТР+1) (являющийся моментом Т1 следующего периода (ТР+1) переключения) непрерывный временной интервал Τδθ2οίϊ2, на котором первая и вторая группы ключей второй переключающей цепи 8С2 находятся в состоянии ΘΡΡ.
В табл. 1 показаны состояния первой и второй групп ключей первой переключающей цепи 8С1 на периоде ТР переключения. Также приведены моменты начала и окончания каждого временного интервала.
Таблица 1
Состояния ΘΝ/ΘΡΡ для первой и второй групп ключей первой переключающей цепи 8С1
ТА ТВ
ТА за вычетом ΔΤΑΕ1 (ТО - ТЗ) ΔΤΑΕ1 (ТЗ - Т4) ТВ за вычетом ΔΤΒΕ1 (Т4-Т7) ΔΤΒΕ1 (Т7-Т8)
Тзс1оЯ1 Тзс1оЯ2
Первая группа 5С1 ΟΝ ОРР ОРР ОРР
Вторая группа ВС2 ОРР ОРР ΟΝ ОРР
В табл. 2 показаны состояния первой и второй групп ключей второй переключающей цепи 8С2 на периоде ТР переключения. Также приведены моменты начала и окончания каждого временного интервала.
Таблица 2
Состояния ΘΝ/ΘΡΡ для первой и второй групп ключей второй переключающей цепи 8С2
ТА (ТО - Т4) ТВ (Т4 - Т8)
ΔΤΑ51 (Т0-Т1) ТА за вычетом ΔΤΑ51и ΔΤΑΕ2 (Т1-Т2) ΔΤΑΕ2 (Т2-Т4) ΔΤΒ51 (Т4-Т5) ТВ за вычетом ΔΤΒΒ1и ΔΤΒΕ2 (Т5 - Тб) ΔΤΒΕ2 (Тб - Т8)
Тзс2оЯ2 Тзс2оЯ1 Тзс2оЯ2
Первая группа 5С1 ОРР ΟΝ ОРР ОРР ОРР ОРР
Вторая группа 5С2 ОРР ОРР ОРР ОРР ΟΝ ОРР
Временные интервалы Τδε1οίϊ1 и Τδε2οίϊ1, по меньшей мере, частично накладываются друг на друга, т.е. временной интервал Τδθ1οΡΡ1 начинается до момента окончания временного интервала Τδε2οίϊ1 или временной интервал Τδθ2οίΤ1 начинается до окончания временного интервала Τδβ1οίϊΊ. Кроме того, временные интервалы Τδο1οίϊ2 и Τδο2οίϊ2, по меньшей мере, частично накладываются друг на друга, т.е. временной интервал Τδθ1οίϊ2 начинается до момента окончания временного интервала Τδθ2οίϊ2 или временной интервал Τδθ2οίϊ2 начинается до окончания временного интервала Τδθ1οίϊ2. Таким образом, синхронизируется работа ключей первой переключающей цепи 8С1 и ключей второй переключающей цепи 8С2.
В настоящем варианте осуществления изобретения длительность временного интервала Τδθ2οίΓ1 совпадает с длительностью временного интервала Τδθ2οίϊ2, а длительность временного интервала Τδο1οίΓ1 совпадает с длительностью временного интервала Τδο1οίϊ2.
В вышеописанном варианте осуществления изобретения длительности временных интервалов Τδθ2οίΓ1 и Τδθ2οίϊ2 больше длительностей временных интервалов Τδθ1οίΓ1 и Τδθ1οίϊ2. Однако данные временные интервалы могут иметь одинаковую длительность или длительности временных интервалов Τδθ1οίΓ1 и Τδθ1οίϊ2 могут быть больше длительностей временных интервалов Τδθ2οίΤ1 и Τδθ2οίϊ2. Данная характеристика обусловливается требуемым временем для обеспечения переключения при нулевом
- 10 027919 напряжении в переключающих цепях, а также может зависеть от напряжения на первом положительном и первом отрицательном выводах постоянного тока и от напряжения на втором положительном и втором отрицательном выводах постоянного тока.
В вышеописанном варианте осуществления изобретения при управляющем воздействии средний момент времени интервала Ткс1ойТ приближается к среднему моменту времени интервала Ткс2оГГ1 или совпадает с ним, а средний момент времени интервала Ткс1оГГ2 приближается к среднему моменту времени интервала Ткс2оГГ2 или совпадает с ним.
Как показано на фиг. 8, переключение при нулевом напряжении обеспечивается при переводе всех ключей в состояние ΟΝ в режиме от высокой до полной нагрузки.
На фиг. 9 показано, что до наступления момента Т2 напряжение У10 на узле 10 и напряжение У20 на узле 20 характеризуются высоким уровнем, при этом ключи §1кс1, 84кс1 (первая группа 8С1) и §1кс2 (первая группа 8С2) находятся в проводящем состоянии, а ключи §2кс1, 83кс1 (первая группа 8С1) и 82кс2 (вторая группа 8С2) - в непроводящем.
В момент Т2 ключ §1кс2 первой группы второй переключающей цепи §С2 размыкается. Как только ток 1к принимает положительное значение, напряжение на узле 10 начинает уменьшаться вследствие разряда выходных емкостей обеих групп - первой и второй - второй переключающей цепи. В момент Т5 ключ §2кс2 второй группы второй переключающей цепи §С2 переводится в состояние ΟΝ и, следовательно, замыкается при близком к нулю напряжении без значительных потерь (так называемое переключение при нулевом напряжении).
При положительном значении тока 1р в момент Т3 размыкание первой группы ключей §1кс1 и 84кс1 приводит к быстрому уменьшению напряжения на узле 20 до низкого уровня и к быстрому увеличению напряжения на узле 22 до высокого уровня вследствие разряда/заряда выходных емкостей в первой и второй группах ключей §1кс1, 83кс1 и §2кс1, 84кс1 первой переключающей цепи. В момент Т4 вторая группа ключей §2кс1 и §3кс1 первой переключающей цепи §С1 переводится в состояние ΟΝ и, следовательно, ключи этой группы замыкаются при близком к нулю напряжении без значительных потерь (переключение при нулевом напряжении).
Следует отметить, что в настоящем варианте осуществления изобретения временной интервал Т2Т5 между размыканием §1кс2 и замыканием §2кс2 больше, чем временной интервал Т3-Т4, отводящийся на размыкание 81кс1, 84кс1 и замыкание 82кс1, 83кс1, так как коммутация сигнала напряжения Уои1 350 В второй переключающей цепи §С2 длится дольше, нежели коммутация сигнала напряжения Уш 50 В первой переключающей цепи §С1.
Кроме того, как показано на фиг. 10, переключение при нулевом напряжении обеспечивается при замыкании всех ключей в режиме от низкой до нулевой нагрузки.
На фиг. 11 показано, что до наступления момента Т2 напряжение У10 на узле 10 и напряжение У20 на узле 20 характеризуются высоким уровнем, при этом ключи §1кс1, 84кс1 и §1кс2 находятся в проводящем состоянии.
В момент Т2 ключ §1кс2 размыкается. Как только ток 1к принимает положительное значение, напряжение У10 начинает уменьшаться вследствие разряда выходных емкостей ключей §1кс2 и §2кс2.
На временном интервале Т2-Т3 ток 1к уменьшается вследствие изменившегося напряжения на резонансной элементе ЬРС индуктивности. Однако ток 1РМ намагничивания в обмотке Ь3 продолжает возрастать, при этом он индуцирует магнитное поле в первичной обмотке ЬР, что приводит к увеличению тока 1Р. Так как ток 1Р имеет положительное значение и продолжает возрастать, размыкание ключей §1кс1 и 84кс1 приводит к быстрому уменьшению напряжения У20 на узле 20 до низкого уровня и к быстрому увеличению напряжения У22 на узле 22 до высокого уровня вследствие разряда/заряда выходных емкостей ключей §1кс1, 83кс1 и §2кс1, 84кс1.
Выходное напряжение Уои1 может регулироваться путем изменения частоты переключения. Данный процесс проиллюстрирован на фиг. 12, на котором показано, что выходное напряжение Уои1 может варьироваться в зависимости от различных значений сопротивления нагрузки и различных значений частоты переключения. Переключение всех ключей при нулевом напряжении обеспечивается формированием необходимых задержек, т.е. временных интервалов Ткс1о£Г1, Ткс1оГГ2. Ткс2оГГ1 и Ткс2оГГ2. между моментами коммутации, согласно описанию в тексте и данным на фиг. 8, а также в табл. 1 и 2.
Управление соотношением между напряжением на первых выводах Т1Р, ТШ постоянного тока последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный и напряжением на вторых выводах Т2Р, Τ2N постоянного тока последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный может осуществляться путем изменения длительности периода ТР переключения.
Управление направлением передачи мощности через последовательный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный может осуществляться путем изменения периода ТР переключения. Таким образом, последовательный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный может быть двунаправленным.
Управление ключами первой и второй переключающих цепей §С1, 8С2 для обеспечения замыкания ключа при нулевом напряжении и для обеспечения размыкания ключа при нулевом токе осуществляется путем поддержания значения фиксированной частоты переключения, близкой к значению частоты по- 11 027919 следовательного резонансного контура.
Управление ключами первой и второй переключающих цепей §С1, §С2 может осуществляться путем переключения в рабочей точке при частоте, равной или близкой к частоте последовательного резонансного контура для всех значений напряжения на первых выводах постоянного тока, лежащих в заданном рабочем диапазоне.
Управление ключами первой и второй переключающих цепей §С1, §С2 может осуществляться путем переключения в рабочей точке при частоте, близкой или равной частоте последовательного резонансного контура для всех режимов нагрузки на вторых выводах постоянного тока.
СБП с последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный.
В вводной части настоящего документа был описан типовой последовательный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный. Типовая СБП подразумевает единую систему управления для всех компонентов СБП, в том числе для последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный. В единой системе управления может использоваться, например сигнал признака состояния, предназначенный для указания направления передачи мощности через двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный.
Кроме того, система управления содержит датчики для измерения тока, протекающего через первые выводы Т1Р, Τ1Ν постоянного тока и вторые выводы Т2Р, Τ2Ν постоянного тока, и/или напряжения на первых выводах Т1Р, Τ1Ν постоянного тока и на вторых выводах Т2Р, Τ2Ν постоянного тока.
В первом режиме работы сигнал признака состояния указывает на то, что мощность должна передаваться от первых выводов Т1Р, Τ1Ν постоянного тока на вторые выводы Т2Р, Τ2Ν постоянного тока. В данном случае система управления регулирует ток, протекающий через вторые выводы Т2Р, Τ2Ν постоянного тока, и/или напряжение на вторых выводах Т2Р, Τ2Ν постоянного тока на основе предварительно заданного опорного сигнала для первого режима работы.
Во втором режиме работы сигнал признака состояния указывает на то, что мощность должна передаваться от вторых выводов Т2Р, Τ2Ν постоянного тока на первые выводы Т1Р, Τ1Ν постоянного тока. В данном случае система управления регулирует ток, протекающий через первые выводы Т1Р, Τ1Ν постоянного тока, и/или напряжение на первых выводах Т1Р, Τ1Ν постоянного тока на основе предварительно заданного опорного сигнала для второго режима работы.
Как было указано выше, описанный последовательный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный может использоваться в качестве преобразователя постоянного тока в постоянный для СБП, как показано на фиг. 1, при этом его первые выводы Т1Р, Τ1Ν постоянного тока соединяются с аккумуляторной батареей, а его вторые выводы Т2Р, Τ2Ν постоянного тока соединяются с шиной постоянного тока (не показана).
Сигнал признака состояния может переключаться в первый режим работы при обнаружении неисправности в сети переменного тока. В этом случае мощность будет передаваться от аккумуляторной батареи, соединенной с первыми выводами постоянного тока, в шину постоянного тока, соединенную со вторыми выводами постоянного тока. В данном случае управляющая цепь регулирует напряжение на вторых выводах Т2Р, Τ2Ν постоянного тока и/или ток, протекающий через вторые выводы Т2Р, Τ2Ν постоянного тока, на основе предварительно заданного уровня величины, соответствующей требуемой входной величине для преобразователя постоянного тока в переменный, пока это допускается условиями работы аккумуляторной батареи в качестве источника питания.
Сигнал признака состояния может переключаться во второй режим работы при возобновлении нормальной работы сети переменного тока. При этом мощность будет передаваться от шины постоянного тока к аккумуляторной батарее для заряда последней. Таким образом, управляющая цепь регулирует напряжение на первых выводах Т1Р, Τ1Ν постоянного тока и/или ток, протекающий через первые выводы Т1Р, Τ1Ν постоянного тока, на основе предварительно заданного уровня величины, соответствующей требуемой входной величине для аккумуляторной батареи.
Сигнал признака состояния может переключаться в третий режим работы, в котором указывается, что мощность через двунаправленный преобразователь постоянного тока в постоянный не передается. В этом режиме работы все ключи должны быть разомкнуты. Этот режим характеризуется отсутствием неисправностей в сети переменного тока и полным зарядом аккумуляторной батареи.
Другим вариантом применения последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный является повторное использование энергии в аккумуляторных батареях.
Результаты.
На фиг. 12 показаны результаты исследования КПД последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный, изображенного на фиг. 3. В результате исследования были построены две кривые изменения КПД: на первой кривой показан КПД в виде функции от выходной мощности для цепи с входным напряжением νίη 50 В, а на второй кривой показан КПД в виде функции от выходной мощности для цепи с входным напряжением νίη 48 В. Выходное напряжение νοώ было установлено на уровне 355 В.
Как показано на фиг. 12, в диапазоне выходной мощности 400-2200 Вт КПД превышает 96%, а максимальное значение КПД составляет более 97,5%, что является заметным улучшением по сравнению с
- 12 027919 характеристиками известных преобразователей постоянного тока в постоянный, указанными в вводной части настоящего описания и имеющими КПД около 92%.

Claims (7)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный, содержащий следующие этапы:
    задание временного периода ТР переключения от момента Тз1аг1 до момента Теиб для работы последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный, причем первый полупериод ТА периода ТР переключения охватывает отрезок времени от момента Тз1аг1 до момента ТсеШег, а второй полупериод ТВ периода ТР переключения охватывает отрезок времени от момента ТсеШег до момента Теиб, и задание следующего периода ТР+1 переключения, идущего после периода ТР переключения;
    управление первой группой ключей (81вс1; 81§с1, 84§с1) первой переключающей цепи (8С1) с обеспечением их нахождения в состоянии ΟΝ на временном отрезке от момента Тз1аг1 начала первого полупериода ТА до момента окончания первого полупериода ТА за вычетом модуля временного интервала ДТАЕ1, причем временной интервал ДТАЕ1 лежит в конце первого полупериода ТА и заканчивается одновременно с ним;
    управление второй группой ключей (82§с1; 82§с1, 83вс1) первой переключающей цепи (8С1) с обеспечением их нахождения в состоянии ΟΝ на временном отрезке от момента ТсеШег начала второго полупериода ТВ до момента окончания второго полупериода ТВ за вычетом модуля временного интервала ДТВЕ1, причем временной интервал ДТВЕ1 лежит в конце второго полупериода ТВ и заканчивается одновременно с ним;
    управление первой группой ключей (81вс1; 81вс1, 84вс1) и второй группой ключей (82§с1; 82§с1, 83кс1) первой переключающей цепи (8С1) с обеспечением их нахождения в состоянии ΟΡΡ на временных интервалах ДТАЕ1 и ДТВЕ1;
    управление первой группой ключей (81вс2; 81§с2, 84§с2) второй переключающей цепи (8С2) с обеспечением их нахождения в состоянии ΟΝ на временном отрезке от момента начала первого полупериода ТА за вычетом модуля временного интервала ДТА81 до момента окончания первого полупериода ТА за вычетом модуля временного интервала ДТАЕ2, причем временной интервал ДТА81 лежит в начале первого полупериода ТА, а временной интервал ДТАЕ2 лежит в конце первого полупериода ТА и заканчивается одновременно с ним;
    управление второй группой ключей (82§с2; 82§с2, 83§с2) второй переключающей цепи (8С2) с обеспечением их нахождения в состоянии ΟΝ на временном отрезке от момента начала второго полупериода ТВ за вычетом модуля временного интервала ДТВ81 до момента окончания второго полупериода ТВ за вычетом модуля временного интервала ДТВЕ2, причем временной интервал ДТВ81 лежит в начале второго полупериода ТВ, а временной интервал ДТВЕ2 лежит в конце второго полупериода ТВ и заканчивается одновременно с ним;
    управление первой группой ключей (81вс2; 81§с2, 84§с2) и второй группой ключей (82§с2; 82§с2, 83§с2) второй переключающей цепи (8С2) с обеспечением их нахождения в состоянии ΟΡΡ на временных интервалах ДТА81, ДТАЕ2, ДТВ81, ДТВЕ2, причем временной интервал ДТАЕ1 является первым временным интервалом Т8е1ойГ, на котором первая и вторая группы ключей первой переключающей цепи (8С1) находятся в состоянии ΟΡΡ, а временной интервал ДТВЕ1 является вторым временным интервалом Т8с1ой2, на котором первая и вторая группы ключей первой переключающей цепи (8С1) находятся в состоянии ΟΡΡ, причем временные интервалы ДТАЕ2 и ДТВ81 образуют непрерывный временной интервал Т8с2оШ, на котором первая и вторая группы ключей второй переключающей цепи (8С2) находятся в состоянии ΟΡΡ, а временные интервалы ДТВЕ2 и ДТА81(ТР+1) следующего периода ТР+1 переключения образуют непрерывный временной интервал Т8с2ой2, на котором первая и вторая группы ключей второй переключающей цепи (8С2) находятся в состоянии ΟΡΡ;
    причем временные интервалы Т5с1оГГ1 и Т5с2оГГ1 наложены друг на друга, и временные интервалы Т5с1оГГ2 и Т$с2оГГ2 наложены друг на друга;
    при этом способ включает этап управления соотношением между напряжением на первых выводах (Т1Р, ΠΝ) постоянного тока последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный и напряжением на вторых выводах (Т2Р, Έ2Ν) постоянного тока последовательного резонансного преобразователя постоянного тока в постоянный путем изменения длительности периода ТР переключения.
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что включает этап управления средним моментом времени интервала Т8с1оГГ1, на котором этот момент приближается к среднему моменту времени интервала Т8с2о£Г1 или совпадает с ним, а средний момент времени интервала Т8с1ой2 приближается к среднему моменту времени интервала Т5с2оГГ2 или совпадает с ним.
    - 13 027919
  3. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что включает этап управления направлением передачи мощности через последовательный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный путем изменения периода ТР переключения.
  4. 4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что включает этап управления ключами первой и второй переключающих цепей (8С1, 8С2) для обеспечения замыкания ключа при нулевом напряжении и для обеспечения размыкания ключа при нулевом токе путем поддержания значения фиксированной частоты переключения, близкой к значению частоты последовательного резонансного контура.
  5. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что управление ключами первой и второй переключающих цепей (8С1, 8С2) осуществляют путем переключения в рабочей точке при частоте, равной или близкой к частоте последовательного резонансного контура для всех значений напряжения на первых выводах постоянного тока, лежащих в заданном рабочем диапазоне.
  6. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что управление ключами первой и второй переключающих цепей (8С1, 8С2) осуществляют путем переключения в рабочей точке при частоте, близкой или равной частоте последовательного резонансного контура для всех режимов нагрузки на вторых выводах постоянного тока.
  7. 7. Последовательный резонансный преобразователь постоянного тока в постоянный, содержащий первые выводы (Т1Р, Τ1Ν) постоянного тока; вторые выводы (Т2Р, Τ2Ν) постоянного тока; устройство (ГО, ΤΏ) индуктивности; первую переключающую цепь (8С1), подсоединенную между первыми выводами (Т1Р, Τ1Ν) постоянного тока и устройством (ГО, ΤΏ) индуктивности, причем первая переключающая цепь (8С1) содержит первую группу ключей (81§с1; 81§с1, 84§с1) и вторую группу ключей (82§с1; 82§с1, 83§с1); вторую переключающую цепь (8С2) и резонансный контур (КС), подсоединенные между вторыми выводами (Т2Р, Τ2Ν) постоянного тока и устройством (ГО, ΤΏ) индуктивности, причем вторая переключающая цепь (8С2) содержит первую группу ключей (81§с2; 81§с2, 84§с2) и вторую группу ключей (82§с2; 82§с2, 83§с2); управляющую цепь для управления группой ключей первой и второй переключающих цепей (8С1, 8С2) согласно способу по одному из пп.1-6.
    Типовое применение двунаправленных преобразователей постоянного тока в постоянный
    Линия промышленной сети переменного тока или возобновляемый источник электроэнергии постоянного тока или переменного тока ΐ>
    Непрерываемая энергия постоянного тока или переменного тока для о борудования особой важности
    Аккумулятор, например аккумуляторная батарея на 12/24/48/60/110/220 В
EA201390591A 2010-10-28 2011-10-25 Способ управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный EA027919B1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US40746610P 2010-10-28 2010-10-28
GB1018262.4A GB2484971A (en) 2010-10-28 2010-10-28 Control of a bidirectional series resonant DC/DC converter
PCT/EP2011/068643 WO2012055862A2 (en) 2010-10-28 2011-10-25 Method for controlling a series resonant dc/dc converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201390591A1 EA201390591A1 (ru) 2013-10-30
EA027919B1 true EA027919B1 (ru) 2017-09-29

Family

ID=43401483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201390591A EA027919B1 (ru) 2010-10-28 2011-10-25 Способ управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный

Country Status (13)

Country Link
US (1) US8593831B2 (ru)
EP (1) EP2633610B1 (ru)
JP (1) JP5913336B2 (ru)
KR (1) KR101840315B1 (ru)
CN (1) CN103190064B (ru)
BR (1) BR112013010456A2 (ru)
CA (1) CA2811183A1 (ru)
CO (1) CO6801653A2 (ru)
EA (1) EA027919B1 (ru)
GB (1) GB2484971A (ru)
MY (1) MY164460A (ru)
SG (1) SG189006A1 (ru)
WO (1) WO2012055862A2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756978C1 (ru) * 2018-09-06 2021-10-07 Нр Электрик Ко., Лтд Однонаправленное устройство и система преобразования напряжения постоянного тока и управления ними

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102481874B (zh) 2009-07-27 2015-08-05 马格纳电子系统公司 停车辅助系统
KR101449120B1 (ko) * 2012-09-06 2014-10-13 엘지이노텍 주식회사 전원 공급 장치
JP5995139B2 (ja) * 2012-10-12 2016-09-21 富士電機株式会社 双方向ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP6209744B2 (ja) * 2012-12-28 2017-10-11 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
CN104795984B (zh) * 2014-01-21 2017-09-26 华为技术有限公司 电源转换器
CN104836325A (zh) * 2014-02-12 2015-08-12 艾默生网络能源有限公司 一种不间断电源的切换控制方法、装置和不间断电源系统
CN103929064B (zh) * 2014-03-24 2016-09-28 江苏固德威电源科技股份有限公司 一种隔离双向dc/dc变换器及其控制方法
GB2524992A (en) 2014-04-08 2015-10-14 Eltek As Electic multi-mode power converter module and power system
US10328932B2 (en) 2014-06-02 2019-06-25 Magna Electronics Inc. Parking assist system with annotated map generation
DE102015002687A1 (de) * 2015-03-04 2016-09-08 Witech GmbH Verfahren der induktiven Stromübertragung
WO2016157963A1 (ja) * 2015-03-30 2016-10-06 株式会社村田製作所 スイッチング電源装置
CN104868776B (zh) * 2015-05-12 2016-10-12 江苏固德威电源科技股份有限公司 应用于储能逆变器的双向控制驱动电路
CN104852586B (zh) * 2015-05-27 2017-09-22 深圳科士达科技股份有限公司 一种双向dcdc转换器
EP3104509A1 (en) * 2015-06-09 2016-12-14 Constructions Electroniques + Telecommunications Dual bridge dc/dc power converter
US10078789B2 (en) 2015-07-17 2018-09-18 Magna Electronics Inc. Vehicle parking assist system with vision-based parking space detection
US9973099B2 (en) 2015-08-26 2018-05-15 Futurewei Technologies, Inc. AC/DC converters with wider voltage regulation range
JP6681979B2 (ja) * 2015-10-13 2020-04-15 日産自動車株式会社 電力変換器
WO2017123241A1 (en) 2016-01-15 2017-07-20 General Electric Company System and method for operating a dc to dc power converter
US10177671B2 (en) * 2016-12-07 2019-01-08 Carl David Klaes Modified dual active half bridge DC/DC converter with transformer DC bias
US10992233B2 (en) 2017-01-31 2021-04-27 Vestas Wind Systems A/S Sub-resonant mode dual control of DC-DC converter with secondary-side resonant tank
GB2566479B (en) * 2017-09-14 2019-10-23 Eltek As DC-DC Converter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6370050B1 (en) * 1999-09-20 2002-04-09 Ut-Batelle, Llc Isolated and soft-switched power converter
US20080074905A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Method for Controlling Bidirectional DC-DC Converter

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4953068A (en) * 1989-11-08 1990-08-28 Unisys Corporation Full bridge power converter with multiple zero voltage resonant transition switching
JP2976603B2 (ja) 1991-07-23 1999-11-10 日本電気株式会社 直列共振コンバータ制御回路
JP2003259643A (ja) * 2002-03-04 2003-09-12 Orc Mfg Co Ltd 電流共振型ソフトスイッチング電源回路
JP4274353B2 (ja) * 2003-03-13 2009-06-03 本田技研工業株式会社 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ
JP4280976B2 (ja) 2003-04-10 2009-06-17 横河電機株式会社 スイッチング電源
KR100547289B1 (ko) * 2005-05-18 2006-01-26 주식회사 피에스텍 간헐 모드로 동작하는 동기 정류형 직렬 공진 컨버터
JP4527616B2 (ja) * 2005-06-24 2010-08-18 株式会社日立製作所 絶縁共振形双方向ｄｃ／ｄｃコンバータ及びその制御方法
JP4378400B2 (ja) * 2007-08-28 2009-12-02 日立コンピュータ機器株式会社 双方向ｄｃ−ｄｃコンバータ及び双方向ｄｃ−ｄｃコンバータの制御方法
JP5065188B2 (ja) 2008-05-23 2012-10-31 オリジン電気株式会社 直列共振型コンバータ
JP5278224B2 (ja) * 2008-12-08 2013-09-04 富士電機株式会社 スイッチング電源装置、およびスイッチング電源制御回路

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6370050B1 (en) * 1999-09-20 2002-04-09 Ut-Batelle, Llc Isolated and soft-switched power converter
US20080074905A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Method for Controlling Bidirectional DC-DC Converter

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KRISMER F., BIELA J., KOLAR J.W.: "A comparative evaluation of isolated bi-directional DC/DC converters with wide input and output voltage range", CONFERENCE RECORD OF THE 2005 IEEE INDUSTRY APPLICATIONS CONFERENCE FORTIETH IAS ANNUAL MEETING 2-6 OCT. 2005 KOWLOON, HONG KONG, CHINA, IEEE, CONFERENCE RECORD OF THE 2005 IEEE INDUSTRY APPLICATIONS CONFERENCE FORTIETH IAS ANNUAL MEETING (IEEE CAT. , vol. 1, 2 October 2005 (2005-10-02) - 6 October 2005 (2005-10-06), Conference Record of the 2005 IEEE Industry Applications Conference Fortieth IAS Annual Meeting (IEEE Cat. No. 05CH37695) IEEE Piscataway, NJ, USA, pages 599 - 606, XP010842429, ISBN: 978-0-7803-9208-3, DOI: 10.1109/IAS.2005.1518368 *
XIAODONG LI ; ASHOKA K S BHAT: "Analysis and Design of High-Frequency Isolated Dual-Bridge Series Resonant DC/DC Converter", IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, INSTITUTE OF ELECTRICAL AND ELECTRONICS ENGINEERS, USA, vol. 24, no. 4, 1 April 2010 (2010-04-01), USA, pages 850 - 862, XP011296460, ISSN: 0885-8993 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756978C1 (ru) * 2018-09-06 2021-10-07 Нр Электрик Ко., Лтд Однонаправленное устройство и система преобразования напряжения постоянного тока и управления ними

Also Published As

Publication number Publication date
US20130208512A1 (en) 2013-08-15
SG189006A1 (en) 2013-05-31
WO2012055862A3 (en) 2012-06-21
US8593831B2 (en) 2013-11-26
WO2012055862A2 (en) 2012-05-03
CN103190064A (zh) 2013-07-03
KR20130082166A (ko) 2013-07-18
GB201018262D0 (en) 2010-12-15
KR101840315B1 (ko) 2018-03-20
JP5913336B2 (ja) 2016-04-27
BR112013010456A2 (pt) 2017-04-18
CO6801653A2 (es) 2013-11-29
EA201390591A1 (ru) 2013-10-30
MY164460A (en) 2017-12-15
JP2013545426A (ja) 2013-12-19
GB2484971A (en) 2012-05-02
CN103190064B (zh) 2016-04-13
EP2633610B1 (en) 2014-09-03
CA2811183A1 (en) 2012-03-05
EP2633610A2 (en) 2013-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA027919B1 (ru) Способ управления последовательным резонансным преобразователем постоянного тока в постоянный
US8027179B2 (en) Inverter circuit and method for operating the inverter circuit
US8743575B2 (en) Switch mode pulse width modulated DC-DC converter with multiple power transformers
US9899870B2 (en) Power supply system and method for supplying power
US9685872B2 (en) Single-pole switch power source
US20050207180A1 (en) Llc half-bridge converter
US20100328971A1 (en) Boundary mode coupled inductor boost power converter
US8508965B2 (en) Inverter and method for operating the inverter
US7495935B2 (en) DC/AC power converter and controlling method thereof
WO2012055869A2 (en) Series resonant dc/dc converter
EP3700074A1 (en) Dc-dc converter
US9118257B2 (en) LLC single stage power factor correction converter
JP2017070089A (ja) 双方向絶縁型ｄｃ／ｄｃコンバータ
Krismer et al. New series-resonant solid-state DC transformer providing three self-stabilized isolated medium-voltage input ports
US11569757B2 (en) System for transferring electrical power to an electrical load
CN113131753A (zh) 一种双向变换器的辅助电源系统及用电系统
CN114930703A (zh) 直流电力转换器
US10158284B2 (en) PFC with stacked half-bridges on DC side of rectifier
JP2022176011A (ja) ソフトスイッチングコンバータ
Konrad et al. Control implementation for a wide voltage range high efficiency power supply utilizing low voltage MOSFETs
Wang et al. A class of single-step high-voltage DC-DC converters with low voltage stress and high output current capacity
Jacoboski et al. Zero voltage switching dual neutral point clamped dc-dc converter
CN103141020A (zh) 双开关变流器
KR20200080385A (ko) 비절연형 충전기와 직류 컨버터의 통합 장치
OA16581A (en) Method for controlling a series resonant DC/DC converter.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM